(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、列車走行等の際に、過去のデータを参照するとともに今後の走行予定経路から、予め制御力特性を最適化したり、さらに、車両重量や気象条件等動的に変化する要因に対しても各種センサ情報を計測することで適応的に最適化したりする、さらに、振動抑制制御した結果改善しない等の状況から装置故障の診断も行うことを目的とする。【解決手段】  鉄道車両走行のための台車と車両間振動緩衝装置や車両間のダンパの制御力の強さを、車上に搭載したデータベースに蓄積した地図情報と、地図上の地点情報と共に蓄積されている過去の走行履歴から判断できる随時更新可能な最適な前記各制御力の強さ情報と、車上に搭載した位置検知システムが検知する走行地点情報と、ダイヤ情報と、揺れや振動を検知するセンサ情報と、制御力特性の変化を判断する機能から、適宜前記制御力の強さ調整する機能を車両制御システムに搭載する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両走行のための台車と車両間の振動緩衝装置及び／または車両間のダンパ装置の制御力の強さを調整する制御力調整手段と、
地図情報と、前記地図上の地点情報と共に蓄積されている過去の走行履歴から導出される最適な前記各制御力の強さ情報とが蓄積されたデータベースと、
前記車両上に搭載された位置検知手段と
を有し、
前記位置検知手段が検知する走行地点情報と前記データベースに蓄積された最適な前記各制御力の強さ情報とに基づいて前記各制御力の強さを適宜調整する
ことを特徴とする適応車両制御システム。
【請求項２】
請求項１記載の適応車両制御システムにおいて、
前記車両が鉄道車両である時には、前記車両が走行するダイヤ情報と前記車両が以後に走行する予定の経路の線路の形状とを参照し、
前記台車と車両間の振動緩衝装置及び／または車両間のダンパ装置の制御力の強さの変更の必要性が予測された区間に前記車両が進入する以前に、予め前記各制御力の強さを調整する
ことを特徴とする適応車両制御システム。
【請求項３】
請求項１記載の適応車両制御システムにおいて、
前記車両が自動車車両である時には、前記車両が走行する経路の情報と前記車両が以後に走行する予定の経路の道路の形状とを参照し、
前記台車と車両間の振動緩衝装置及び／または車両間のダンパ装置の制御力の強さの変更の必要性が予測された区間に前記車両が進入する以前に、予め前記各制御力の強さを調整する
ことを特徴とする適応車両制御システム。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の適応車両制御システムにおいて、
前記車両上に気象情報を入手する手段と、前記車両の重量を計測する手段と、前記車両の揺れ及び振動を検知する揺れ及び振動検知手段とを搭載し、
前記検知された各情報を前記位置検知手段が検知する走行地点情報と関連付けて前記データベースに蓄積すると共に、
前記車両の揺れ及び振動が許容値を越えたときに、前記車両の揺れ及び振動の検出状況を分析して前記各制御力の強さを調整する
ことを特徴とする適応車両制御システム。
【請求項５】
請求項４記載の適応車両制御システムにおいて、
前記各制御力の強さを調整しても前記車両の揺れ及び振動が許容値を越えるときは、機器故障の可能性を判断して警告を発する警告手段を有する
ことを特徴とする適応車両制御システム。
【請求項６】
請求項４または請求項５のいずれか一つに記載の適応車両制御システムにおいて、
前記データベースに蓄積された前記検知された車両の揺れ及び振動の情報を統計処理する統計処理手段を有し、
前記車両の揺れ及び振動が許容値を越えたときに、前記統計処理の結果に基づいて前記データベースに蓄積された前記最適な各制御力の強さ情報を更新する
ことを特徴とする適応車両制御システム。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一つに記載の適応車両制御システムにおいて、
前記車両が複数を連結して編成されているときは、各前記車両ごとに、少なくとも前記制御力調整手段とデータベースと位置検知手段とを搭載する
ことを特徴とする適応車両制御システム。
【請求項８】
車両走行のための台車と車両間の振動緩衝装置及び／または車両間のダンパ装置の制御力の強さを調整する制御力調整手段と、
地図情報と、前記地図上の地点情報と共に蓄積されている過去の走行履歴から導出される最適な前記各制御力の強さ情報とが蓄積されたデータベースと、
前記車両の位置を検知する位置検知手段と、
気象情報を入手する手段と、
前記車両の重量を計測する手段と、
前記車両の揺れ及び振動を検知する揺れ及び振動検知手段と
を前記車両に搭載し、
前記位置検知手段が検知する走行地点情報と前記データベースに蓄積された最適な前記各制御力の強さ情報とに基づいて前記各制御力の強さを適宜調整すると共に、
前記気象情報を入手する手段、前記車両の重量を計測する手段、前記揺れ及び振動検知手段で検知された各情報を前記位置検知手段が検知する走行地点情報と関連付けて前記データベースに蓄積し、
前記データベースに蓄積された前記位置検知手段が検知する走行地点情報に関連付けられた前記検知された各情報を、地上の統合システムに送信する通信手段を設け、
前記地上の統合システムでは、複数の前記車両からの情報が統計処理され、その結果が前記通信手段を通じて前記車両に返信される
ことを特徴とする適応車両制御システム。
【請求項９】
請求項８記載の適応車両制御システムにおいて、
前記車両の揺れ及び振動が許容値を越えたときに、前記車両の揺れ及び振動の検出状況を分析して前記各制御力の強さを調整する
ことを特徴とする適応車両制御システム。
【請求項１０】
請求項８または請求項９のいずれか一つに記載の適応車両制御システムにおいて、
前記各制御力の強さを調整しても前記車両の揺れ及び振動が許容値を越えるときは、機器故障の可能性を判断して警告を発する警告手段を有する
ことを特徴とする適応車両制御システム。
【請求項１１】
請求項８〜請求項１０のいずれか一つに記載の適応車両制御システムにおいて、
前記データベースに蓄積された前記検知された車両の揺れ及び振動の情報を統計処理する統計処理手段を有し、
前記車両の揺れ及び振動が許容値を越えたときに、前記統計処理の結果に基づいて前記データベースに蓄積された前記最適な各制御力の強さ情報を更新する
ことを特徴とする適応車両制御システム。
【請求項１２】
請求項８〜請求項１１のいずれか一つに記載の適応車両制御システムにおいて、
前記車両が複数を連結して編成されているときは、各前記車両ごとに、少なくとも前記制御力調整手段とデータベースと位置検知手段とを搭載する
ことを特徴とする適応車両制御システム。
【請求項１３】
車両走行のための台車と車両間の振動緩衝装置及び／または車両間のダンパ装置の制御力の強さを調整する制御力調整手段を有し、
データベースに地図情報と、前記地図上の地点情報と共に蓄積されている過去の走行履歴から導出される最適な前記各制御力の強さ情報とを蓄積し、
前記車両上で検知される走行地点情報と前記データベースに蓄積された最適な前記各制御力の強さ情報とに基づいて前記各制御力の強さを適宜調整する
ことを特徴とする適応車両制御方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の適応車両制御方法において、
前記車両が鉄道車両である時には、前記車両が走行するダイヤ情報と前記車両が以後に走行する予定の経路の線路の形状とを参照し、
前記台車と車両間の振動緩衝装置及び／または車両間のダンパ装置の制御力の強さの変更の必要性が予測された区間に前記車両が進入する以前に、予め前記各制御力の強さを調整する
ことを特徴とする適応車両制御方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の適応車両制御方法において、
前記車両が自動車車両である時には、前記車両が走行する経路の情報と前記車両が以後に走行する予定の経路の道路の形状とを参照し、
前記台車と車両間の振動緩衝装置及び／または車両間のダンパ装置の制御力の強さの変更の必要性が予測された区間に前記車両が進入する以前に、予め前記各制御力の強さを調整する
ことを特徴とする適応車両制御方法。
【請求項１６】
請求項１３〜請求項１５のいずれか一つに記載の適応車両制御方法において、
前記車両上の気象情報と、前記車両の重量と、前記車両の揺れ及び振動とを検知し、
前記検知された各情報を前記走行地点情報と関連付けて前記データベースに蓄積すると共に、
前記車両の揺れ及び振動が許容値を越えたときに、前記車両の揺れ及び振動の検出状況を分析して前記各制御力の強さを調整する
ことを特徴とする適応車両制御方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の適応車両制御方法において、
前記各制御力の強さを調整しても前記車両の揺れ及び振動が許容値を越えるときは、機器故障の可能性を判断して警告を発する
ことを特徴とする適応車両制御方法。
【請求項１８】
請求項１６または請求項１７のいずれか一つに記載の適応車両制御方法において、
前記データベースに蓄積された前記検知された車両の揺れ及び振動の情報を統計処理し、
前記車両の揺れ及び振動が許容値を越えたときに、前記統計処理の結果に基づいて前記データベースに蓄積された前記最適な各制御力の強さ情報を更新する
ことを特徴とする適応車両制御方法。
【請求項１９】
請求項１３〜請求項１８のいずれか一つに記載の適応車両制御方法において、
前記車両が複数を連結して編成されているときは、少なくとも前記制御力調整手段とデータベースとを各前記車両ごとに搭載し、
前記走行地点情報の検知を各前記車両ごとに行う
ことを特徴とする適応車両制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両や路線バス等において、路線を走行するときの揺れや振動を抑制するための抑圧制御力を適応的に最適化して制御を行う適応車両走行制御システム及び適応車両走行制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のＩＴ（インフォメーションテクノロジー）化の進展や処理装置の高速化で、列車や航空機、自動車にも高速なネットワークや、高速なマイクロ処理装置が搭載されるようになってきている。また、このような機能を利用して、列車走行時に旅客に対して様々な情報を提供するシステムや、振動や揺れが少ない快適な走行制御が実現されるようになってきている。
【０００３】
ＩＴ技術を用いた電車としては、すでに技術の開示されたものがあり、駅案内情報や広告情報を表示するための表示装置が、扉の上部に取り付けられたりしている。また、車上ＬＡＮを用いて、車上機器の診断なども行っている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
さらに、揺れや振動を低減する技術が開示されているものもあり、車上に路線情報を保持し、ＧＰＳ（Global Positioning System)等で位置を検知し、軌道の凹凸やトンネル走行時の揺れの軽減を図る技術が示されている（例えば、特許文献１、２、３参照。）。
【０００５】
以上の処理は、演算処理装置の性能向上やネットワーク通信技術の発達に伴って、列車での旅行をより快適なものにするための技術開発がされてきた成果である。
【０００６】
特に、列車走行時の揺れの低減に関しては、振動吸収装置自体の改良も続けられ、コイルや板バネ装置による振動吸収機構から、空気バネによる振動吸収機能の改善へと機構自体の改善も進んでいる。また加速時や減即時のショックの緩和もできるＶＶＶＦ（Variable Voltage Variable Frequency）制御や、一段ブレーキ制御のＡＴＣ（Automatic Train Control）等も実現されており、滑らかな加減速制御も実現されてきている。
【０００７】
さらに、カーブ走行時の乗り心地向上策として、振り子制御システムも開発され、カーブ走行時に車体をカーブの内側に傾ける制御等も行われるようになってきている。
【０００８】
【特許文献１】特公平５-８０３８５号公報
【特許文献２】特開２００３−２３７５７３号公報
【特許文献３】特開平８−２０７７６５号公報
【非特許文献１】鉄道技術連合シンポジウム予稿集 「列車内情報サービス提供システムの開発」 p.５８３〜５８４  平成１４年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、主として乗り心地に大きな影響を与える、走行時の不快な揺れや振動を適応的に低減することを目的としている。これに対して、前記従来技術では過去の走行履歴を参照してより現在の状態に適した制御の実現や、現在の走行環境に対応して適応制御するという点で配慮に欠けていたものである。
【００１０】
すなわち、台車のバネの強さや車体間のダンパ等は、走行前に設定されるのが一般的である。これに対し、走行中に強さを変更できる例としては、前記特許文献３に開示された技術があるが、これは明かり区間とトンネル内走行時の振動の違いを事前に仮定して、走行前に乗り心地が良くなる強さを設定し、走行地点を検知して変更する方式を開示するに留まっている。このため、走行途中、事前に仮定した条件と大きく離れていても、その乖離を検知して走行しながら制御の強さを適応的に最適化することはできない。
【００１１】
なお、仮定した条件とずれる要因としては様々で、例えば、各車両の乗客数の違いでも車両重量や車両の重心位置が変化するので、最初に仮定した車両状況からズレが生じる。また車両が走行すれば機械的に必ず疲労するので、バネ定数や車両自体の機械的強度や剛性が変化する。これに対して、機械的メンテナンスは必ず行われているが、全てが規定どおりの正確な値にメンテナンスされるとは限らない。
【００１２】
さらに、軌道の状態も時間と共に変化するし、列車の走行も障害などの影響で、常に設定されたランカーブに従って走れるとは限らないので、軌道の状態と走行速度の関係で揺れの違いが発生することも考えられる。また、車両形状、例えば、先頭車、中間車、モータ車、パンタ付き車両、後尾車両等でも走行中の揺れや振動が異なることが考えられる。なお、列車は、通常往復運転するので、往路では先頭車だったものが、復路では最後尾車両になる。また分割併合運転なども運用としてある。
【００１３】
また、走る路線は、現状の鉄道路線を見れば明らかなように、盛土や高架橋等で路盤を敷き、トンネルやカーブ、坂道、鉄橋などが様々に組み合わされて、形成されることが普通である。これら路線状況の変化も、走行時の揺れに対して、一般的に異なる影響を与える。なお、軌道の状態は、前述したように時間と共に変化するので、最適な振動抑制制御特性も変化することが考えられる。さらに、走行しているときの自然条件、特に風雨等は、走行時の揺れや振動の特性に影響を与える。
【００１４】
さらに、車両の制御の変化の影響も考えられる。例えば、加速やブレーキ時に、制御時のショックが発生することがある。ブレーキ制御は、回生ブレーキや、ブレーキシューによる機械的ブレーキ等様々なブレーキ機構を用いる形態がでてきており、これらの制御のしかたでも、ショックの大きさが変化する。
【００１５】
これらダイナミックに変化する要因に対しても、その走行条件の違いを検知して、本発明は、常に最適に揺れや振動を抑圧するように、台車のバネ強度や、車体間ダンパの制御条件を適応的に最適化できるシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、車両走行のための台車と車両間の振動緩衝装置及び／または車両間のダンパ装置の制御力の強さを調整する制御力調整手段と、地図情報と、前記地図上の地点情報と共に蓄積されている過去の走行履歴から導出される最適な前記各制御力の強さ情報とが蓄積されたデータベースと、前記車両上に搭載された位置検知手段とを有し、前記位置検知手段が検知する走行地点情報と前記データベースに蓄積された最適な前記各制御力の強さ情報とに基づいて前記各制御力の強さを適宜調整するようにしたものである。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明による適応車両制御システムは、前記車両が鉄道車両である時には、前記車両が走行するダイヤ情報と前記車両が以後に走行する予定の経路の線路の形状とを参照し、前記台車と車両間の振動緩衝装置及び／または車両間のダンパ装置の制御力の強さの変更の必要性が予測された区間に前記車両が進入する以前に、予め前記各制御力の強さを調整するものである。
【００１８】
請求項３に記載の発明による適応車両制御システムは、前記車両が自動車車両である時には、前記車両が走行する経路の情報と前記車両が以後に走行する予定の経路の道路の形状とを参照し、前記台車と車両間の振動緩衝装置及び／または車両間のダンパ装置の制御力の強さの変更の必要性が予測された区間に前記車両が進入する以前に、予め前記各制御力の強さを調整するものである。
【００１９】
請求項４に記載の発明による適応車両制御システムは、前記車両上に気象情報を入手する手段と、前記車両の重量を計測する手段と、前記車両の揺れ及び振動を検知する揺れ及び振動検知手段とを搭載し、前記検知された各情報を前記位置検知手段が検知する走行地点情報と関連付けて前記データベースに蓄積すると共に、前記車両の揺れ及び振動が許容値を越えたときに、前記車両の揺れ及び振動の検出状況を分析して前記各制御力の強さを調整するものである。
【００２０】
請求項５に記載の発明による適応車両制御システムは、前記各制御力の強さを調整しても前記車両の揺れ及び振動が許容値を越えるときは、機器故障の可能性を判断して警告を発する警告手段を有するものである。
【００２１】
請求項６に記載の発明による適応車両制御システムは、前記データベースに蓄積された前記検知された車両の揺れ及び振動の情報を統計処理する統計処理手段を有し、前記車両の揺れ及び振動が許容値を越えたときに、前記統計処理の結果に基づいて前記データベースに蓄積された前記最適な各制御力の強さ情報を更新するものである。
【００２２】
請求項７に記載の発明による適応車両制御システムは、前記車両が複数を連結して編成されているときは、各前記車両ごとに、少なくとも前記制御力調整手段とデータベースと位置検知手段とを搭載するものである。
【００２３】
さらに、本発明の目的を達成するため、請求項８に記載された発明は、車両走行のための台車と車両間の振動緩衝装置及び／または車両間のダンパ装置の制御力の強さを調整する制御力調整手段と、地図情報と、前記地図上の地点情報と共に蓄積されている過去の走行履歴から導出される最適な前記各制御力の強さ情報とが蓄積されたデータベースと、前記車両の位置を検知する位置検知手段と、気象情報を入手する手段と、前記車両の重量を計測する手段と、前記車両の揺れ及び振動を検知する揺れ及び振動検知手段と  を前記車両に搭載し、前記位置検知手段が検知する走行地点情報と前記データベースに蓄積された最適な前記各制御力の強さ情報とに基づいて前記各制御力の強さを適宜調整すると共に、前記気象情報を入手する手段、前記車両の重量を計測する手段、前記揺れ及び振動検知手段で検知された各情報を前記位置検知手段が検知する走行地点情報と関連付けて前記データベースに蓄積し、前記データベースに蓄積された前記位置検知手段が検知する走行地点情報に関連付けられた前記検知された各情報を、地上の統合システムに送信する通信手段を設け、前記地上の統合システムでは、複数の前記車両からの情報が統計処理され、その結果が前記通信手段を通じて前記車両に返信されるようにしたものである。
【００２４】
また、請求項９に記載の発明による適応車両制御システムは、前記車両の揺れ及び振動が許容値を越えたときに、前記車両の揺れ及び振動の検出状況を分析して前記各制御力の強さを調整するものである。
【００２５】
請求項１０に記載の発明による適応車両制御システムは、前記各制御力の強さを調整しても前記車両の揺れ及び振動が許容値を越えるときは、機器故障の可能性を判断して警告を発する警告手段を有するものである。
【００２６】
請求項１１に記載の発明による適応車両制御システムは、前記データベースに蓄積された前記検知された車両の揺れ及び振動の情報を統計処理する統計処理手段を有し、前記車両の揺れ及び振動が許容値を越えたときに、前記統計処理の結果に基づいて前記データベースに蓄積された前記最適な各制御力の強さ情報を更新するものである。
【００２７】
請求項１２に記載の発明による適応車両制御システムは、前記車両が複数を連結して編成されているときは、各前記車両ごとに、少なくとも前記制御力調整手段とデータベースと位置検知手段とを搭載するものである。
【００２８】
さらに、本発明の目的を達成するため、請求項１３に記載された発明は、車両走行のための台車と車両間の振動緩衝装置及び／または車両間のダンパ装置の制御力の強さを調整する制御力調整手段を有し、データベースに地図情報と、前記地図上の地点情報と共に蓄積されている過去の走行履歴から導出される最適な前記各制御力の強さ情報とを蓄積し、前記車両上で検知される走行地点情報と前記データベースに蓄積された最適な前記各制御力の強さ情報とに基づいて前記各制御力の強さを適宜調整するものである。
【００２９】
また、請求項１４に記載の発明による適応車両制御方法は、前記車両が鉄道車両である時には、前記車両が走行するダイヤ情報と前記車両が以後に走行する予定の経路の線路の形状とを参照し、前記台車と車両間の振動緩衝装置及び／または車両間のダンパ装置の制御力の強さの変更の必要性が予測された区間に前記車両が進入する以前に、予め前記各制御力の強さを調整するものである。
【００３０】
請求項１５に記載の発明による適応車両制御方法は、前記車両が自動車車両である時には、前記車両が走行する経路の情報と前記車両が以後に走行する予定の経路の道路の形状とを参照し、前記台車と車両間の振動緩衝装置及び／または車両間のダンパ装置の制御力の強さの変更の必要性が予測された区間に前記車両が進入する以前に、予め前記各制御力の強さを調整するものである。
【００３１】
請求項１６に記載の発明による適応車両制御方法は、前記車両上の気象情報と、前記車両の重量と、前記車両の揺れ及び振動とを検知し、前記検知された各情報を前記走行地点情報と関連付けて前記データベースに蓄積すると共に、前記車両の揺れ及び振動が許容値を越えたときに、前記車両の揺れ及び振動の検出状況を分析して前記各制御力の強さを調整するものである。
【００３２】
請求項１７に記載の発明による適応車両制御方法は、前記各制御力の強さを調整しても前記車両の揺れ及び振動が許容値を越えるときは、機器故障の可能性を判断して警告を発するものである。
【００３３】
請求項１８に記載の発明による適応車両制御方法は、前記データベースに蓄積された前記検知された車両の揺れ及び振動の情報を統計処理し、前記車両の揺れ及び振動が許容値を越えたときに、前記統計処理の結果に基づいて前記データベースに蓄積された前記最適な各制御力の強さ情報を更新するものである。
【００３４】
請求項１９に記載の発明による適応車両制御方法は、前記車両が複数を連結して編成されているときは、少なくとも前記制御力調整手段とデータベースとを各前記車両ごとに搭載し、前記走行地点情報の検知を各前記車両ごとに行うものである。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、列車走行等の際に過去のデータを参照するとともに、今後の走行予定路線を見て、予め制御力特性を最適化できる場合は、揺れや振動を抑制するように走行位置に合わせて前もって制御力を最適化し、動的に変動する要因に対しては各種センサ情報から情報を入手し、動的に最適化できるようになる。
【００３６】
したがって、これらの制御により、列車等が走行中、概ねの走行環境に合わせた揺れや振動の抑制ではなく、走行位置によって適応的に抑制できるので、常に快適な乗り心地を提供できるようになる。また、揺れや振動を抑制しようとして制御した結果、改善しない等の状況から、装置の故障かもしれないなどの警報情報も出力できるので、メンテナンス作業の効率化もできるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
すなわち本発明においては、列車走行等の際に、過去のデータを参照するとともに今後の走行予定経路から、予め制御力特性を最適化し、さらに、車両重量や気象条件等動的に変化する要因に対しても各種センサ情報を計測することで適応的に最適化する。さらに、振動抑制制御した結果改善しない等の状況から装置故障の診断も行うという目的のシステムを、ＩＴ技術と発達した制御処理プロセッサ技術を用いて効率的に実現した。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明の一実施例を説明する。図１は、本発明の基本構成の一例を示したものである。図１において、鉄道車両１は、複数の車両が連結された場合を示しており、各車量に装備する装置は同様の構成になるので、３両目以降は省略してある。
【００３９】
まず、車両内に装備する装置構成を説明の後、各装置が連携して動作し、本発明が目的とする適応制御システムの動作について説明する。各装置は、車両内に引きとおした車上ＬＡＮ２を通して接続されている。但し、ここでは一例としてＬＡＮを使用した例を示しているが、一対一の制御線で接続しても、本発明が目的としている制御機能を実現することは可能である。
【００４０】
台車４は、駆動台車であれば車輪３を駆動して列車を走行させる。通常、鉄道列車はモータ駆動車両と、駆動されない付随車両が組み合わされて構成される。機関車で牽引されるタイプの鉄道列車は、機関車と付随車両から構成される。走行中の揺れや振動をできるだけ車両に伝えないように、該台車４と車両の間には空気バネなどの台車と車両間振動緩衝装置１５（ａ，ｂ，ｃ，ｄの枝番は、同じ機能であるが各台車に分かれて装備されていることを示すために使用）が設備されている。
【００４１】
該台車と車両間振動緩衝装置１５の動作を制御する装置が、バネ力調整制御装置１４（枝番ａ，ｂ，ｃ，ｄは、同じ機能であるが各台車に分かれて装備されていることを示すために使用）である。該バネ力調整制御装置１４は、車上ＬＡＮ２を通して列車走行制御装置１０に接続されている。該列車走行制御装置１０からの指令に従い、バネ力調整制御装置１４で台車と車両間振動緩衝装置１５のバネ力を適切に調整する。
【００４２】
１両単独で走行するのでなければ、図１に示すように車両を接続して走行する。本発明では、列車間で異なる揺れや振動の影響を抑制するために、車両間ダンパ装置１７を用いる。該車両間ダンパ装置１７（枝番ａ，ｂは、同じ機能であるが各車両間に分かれて装備されていることを示すために使用）を制御する装置が、車両間ダンパ力制御装置１６（枝番ａ，ｂは、同じ機能であるが各車両間に分かれて装備されていることを示すために使用）である。
【００４３】
位置検知装置１１は、当該列車の走行位置を検知するための装置である。位置検知機能を実現する装置としては、ＧＰＳ（Global Positioning System）の利用や、地上側に地点検知用のタグなどを設置しそのタグ情報と移動距離から位置を検知する装置、或いは、特徴的な目印を認識して位置を特定する装置等、幾つか実現手法が考えられるが、本発明では適切な位置検知手法を選択すればよく、特定の位置検知装置の使用に限定されるものではない。
【００４４】
車上ＤＢ１２は、路線の地図情報や物理的な形状、即ちトンネルやカーブ、高架などの路線情報を蓄積すると共に、過去の走行位置と揺れや振動の測定状況や車両の編成状況、現在の台車と車両間振動緩衝装置１５や車両間ダンパ装置１７の制御力の設定値等を蓄積したり、現在の走行の揺れや振動の状況を位置検知装置１１の位置検出結果と共に蓄積したりするものである。センサ類１３は、走行中の揺れや振動などを検知するための装置であり、図２を用いて後ほど構成例を説明する。
【００４５】
ブレーキ制御装置１８やモータ制御装置１９は、文字通り列車を止めたり走行させたりするブレーキやモータの動きを制御するものであり、列車走行制御装置１０からの指令で、制御を実行する。本図では、図面の見易さを考慮して、便宜上ブレーキ制御装置１８やモータ制御装置１９は一組のみ示しているが、列車編成を考慮して必要数だけ装備されるものである。
【００４６】
入出力装置２０は、例えば、現在のバネ力調整制御装置１４や車両間ダンパ力制御装置１６の制御の強さやセンサ類１３の検出状況を監視したり、これから走行する路線データ（固定的なカーブや坂道、トンネル、駅の配線状況、ダイヤに従った駅での到着番線など）の入力機能を必要に応じて提供したりする。地上車上間通信装置２１は、走行予定の線区の気象状況やダイヤの乱れ状況等を、地上通信装置３０と交信して運行管理システム３１から取得する通信機能を提供する。
【００４７】
次に走行中、台車と車両間振動緩衝装置１５や車両間ダンパ装置１７の制御力を適応的に最適化する動作について説明する。
【００４８】
列車の走行は、予め計画されたダイヤに従って走行する。車両の運用については、毎日同じ車両が同じ路線を同じ時間帯に走行するわけではなく、日々割り当てられた計画に従って走行することになる。このため、走行路線が異なれば、分岐やカーブの配線の状況、路盤や線路の凹凸の状況、分岐の状況も異なるし、乗客の数もダイナミックに変化するので車両の重量や重心の位置が異なる。
【００４９】
また、気象条件や、車両や軌道の経年変化やメンテナンスによって、状況は必ず変化する。これら状況の変動要因はあるが、これまでは、技術開発と経験からある条件を仮定して、車両間振動緩衝装置１５や車両間ダンパ装置１７の制御の強さを予め定め、揺れや振動を概ね抑制できるように設定し、乗客の不快感を低減するようにしていた。本発明では、前記のようにダイナミックに変化する走行条件に対応して、台車と車両間振動緩衝装置１５や車両間ダンパ装置１７の制御力を最適化する動作を実行するものである。
【００５０】
図３を用いて、列車走行制御装置１０で実行する本発明のシステム全体の制御の流れを説明する。
【００５１】
まず処理１０１で、台車と車両間振動緩衝装置１５や車両間ダンパ装置１７の制御力をデフォルト値にセットすると共に、該値で正常動作していることを確認する。ここでは入出力装置２０で取扱者が内容を確認し、その設定を変更したい場合は、入出力装置２０から変更要求をセットする。該マニュアル要求があった場合は、マニュアル要求を処理１０２で処理し、車上ＤＢ１２に要求値をセットする。次に各センサからの情報、即ち、処理１０３で位置情報、処理１０４でその他のセンサ情報を入力する。
【００５２】
処理１０４で入力するセンサ情報としては、図２にセンサ類１３の構成の一例を示すように、重量センサ５１、振動センサ５２、加速度センサ５３、ジャイロ５４、ヨーレイトセンサ５５等から出力される情報である。これらの情報から、現在の車両の状況を検知する。次に処理１０５で、車上ＤＢ１２の情報を参照し、マニュアル優先で台車と車両間振動緩衝装置１５や車両間ダンパ装置１７の制御力をセットしたいという要求があった場合は、マニュアルセット情報を参照し、該値に従って制御力をセットする。
【００５３】
もし、自動セット要求であれば、現在のセンシング情報を参照し、過去の制御状況から学習して最適制御力として蓄積されている情報を検索し、該情報に従って自動的に、車両間振動緩衝装置１５や車両間ダンパ装置１７の制御力をセットするように、バネ力調整制御装置１４と車両間ダンパ力制御装置１６に命令を出力する。この制御の手法については、後ほどさらに詳しく説明する。
【００５４】
処理１０６では、揺れや振動の計測値を、現在の制御力の値や、走行位置、速度、車両重量などと共に車上ＤＢ１２に蓄積する。その内容は、例えば図５の表１に示すようなものであり、後ほど内容について説明する。処理１０７では、揺れや振動の状況を予め許容範囲として設定していた値と、現状の観測値を比較して乗り心地評価を行う。処理１０８で、その評価値が許容範囲を逸脱しているかどうか判定し、逸脱していなければ処理１０２からの処理を繰り返す。逸脱していた場合は、処理１０９を実行する。
【００５５】
まず処理１０９で、逸脱した揺れや振動の原因を分析する。図４を用いて原因分析処理について説明する。最初に、処理１５１でセンサ類１３の出力を取り込む。センサ類１３の構成の一例は図２に示されている通りである。重量センサ５１は、台車４に取り付けられている前記台車と車両間振動緩衝装置１５に接続され、緩衝用のバネの沈み込みの状況や、装置にかかる圧力を計測する。
【００５６】
この重量センシング情報を列車走行制御装置１０に送り、該情報から、該列車走行制御装置１０で、現在の重量の見積と車両の形状（座席の数や車両の構造等）を考慮し、何人ぐらいの乗客が乗っていて着席客と立ち客の状況推定も行い、車両の重心の高さも推定する。振動センサ５２は、細かな周期の振動、例えば振動の周期のピークが数Hz以上の縦揺れや横揺れを計測し、各周波数帯での振幅を計測する。加速度センサ５３やジャイロ５４では、変化の周波数が数Hz以下の低い帯域での変化量を計測し記録する。
【００５７】
ヨーレイトセンサ５５では、車両の進行方向に対する横の捻れ動作を計測し、記録する。図２では、列車走行時の揺れや振動を計測したり、その要因を特定するために計測する装置として、重量センサ５１、振動センサ５２、加速度センサ５３、ジャイロ５４、ヨーレイトセンサ５５を例示したが、振動や揺れの計測で不要なものは当然取り付ける必要は無いし、さらに詳しく計測したければ必要に応じて計測装置を追加すればよい。
【００５８】
例えば、揺れや振動に影響を及ぼす風雨の影響も車上単独で計測したければ、風力計や雨量計を装備すればよいし、画像計測などで線路の状況や振動の状況を計測したければ、計測用のカメラを装備してもよい。特に図示していないが、本例では現状の気象観測システムを有効に利用することを考え、気象に関する情報は地上側に設備されているセンサで計測した情報を、図１に示した運行管理システム３１から無線通信で送信してもらうことを仮定している。本発明のシステムとしては、必要なセンシング情報をシステムに適した形態で、入手すればよい。
【００５９】
処理１５２では、これら取り込んだセンシング情報と、現状の走行条件として仮定した状況を詳細に比較検討する。走行条件として仮定する項目としては、車両重量、車両の重心の位置、風雨の状況、走行路線の形状（トンネルや明かり区間等の違い）と線路の整備状況、スラブやバラスト、高架や盛土など軌道の建設状況等である。
【００６０】
走行条件として仮定した項目と現状の差異は、１）車両重量などは、重量センサ５１の出力と設定値との比較で乖離を判定、２）車両の重心の位置も車両の形状と推定重量から、着席乗客や立ち乗客を見積もって乖離を推定、３）自然条件である雨や風の状況は、運行管理システムから受信した値と比較することで乖離を判断、４）走行路線の形状や軌道の建設状況は走行ダイヤと位置検知情報、及び過去の走行履歴を参照することで仮定した走行環境との乖離を判断する。
【００６１】
処理１５３で、前記乖離判定と揺れの特徴から最も揺れや振動が増加した原因として大きいと判断できるものから順にプライオリティをつける。例えば、仮定した重量よりも重かったことが原因である場合は、軌道環境の良し悪しに敏感に反応するようになるので、加速度センサの変化の度合いが大きかったり、振動センサの周期と振幅が増大したりする現象が、乗客数の変動が無ければ、走行している間定常的に観測されることになる。風が強い場合は、特定の方からの比較的低周波の揺れが観測されることから判断する。
【００６２】
軌道状況が変化した場合は、何度か走行して同じ地点で同じような揺れや振動が観測されるので、蓄積したデータの解析から判断できる。この路線状況の変化に起因すると判断された場合は、図３の処理１０５で予め設定するために参照するＤＢへ反映し、走行前に自動的に調整できるようにする。
【００６３】
制御機能が劣化している場合は、要因として特に揺れや振動抑制が劣化するとは考えられないときに、定常的に以前の履歴と比較して揺れや振動の状況が劣化している場合に推定される原因となる。さらに制御力を変えるように指示を出しても、状況が変化しない場合は、機器故障という判断もできる。このような推定論理を用いて、処理１５３で判定する。
【００６４】
処理１５４では、処理１５３でプライオリティを判断して対策したにもかかわらず状況が改善しなかった場合に、順次対策をするための対策履歴を参照して、今回行うべき対策の選択をする。次に判断１５５で、考えられる全ての対策をしても状況が改善しなかったかどうかを判断し、改善していなかった場合は、処理１５６に分岐し、デフォルトの制御力に設定を指示して、未知の揺れや振動要因であったことを記録し、機器劣化や故障の可能性も有りその判断結果も記録する。
【００６５】
まだ全ての制御対策をしていない場合は、判断処理１５７に分岐し、そこで、制御力調整処理として最初の処理かどうか判断して、最初の処理であれば処理１５９の対策処理を実施する。最調整処理であれば、処理１５８で前回の設定をリセットし、今回の対策処理を有効にするように指示して揺れや振動の要因分析処理を完了させる。即ち、図３に示す処理１０９の処理が完了する。
【００６６】
処理１０９で、対策処理が決定されるので、その対策指示を処理１１０〜処理１１４で実施する。処理１１０は、逸脱原因が、前提とした車両重量からの乖離であると判断された場合の対策である。該処理１１０では、車両重量が現状の制御力に設定した前提重量より重いために揺れや振動が増加したとの判定結果のときには、バネ力調整制御装置１４に対して、台車と車両間振動緩衝装置１５の制御力を硬くするように変更する指示を出力する。
【００６７】
一方、車両重量が現状の制御力に設定するために前提とした重量より軽いために揺れや振動が増加したとの判定結果であったときには、バネ力調整制御装置１４に対して、台車と車両間振動緩衝装置１５の制御力を柔らかくするように変更する指示を出力する。
【００６８】
処理１１１は、逸脱原因が前提とした自然環境からの乖離であると判断された場合の対策である。処理１１１では、例えば、風向風力が現状の制御力に設定した前提重量より大きいために揺れや振動が増加したとの判定結果のときには、バネ力調整制御装置１４に対して、台車と車両間振動緩衝装置１５の制御力を硬くするように変更する指示を出力する。さらに、車両間ダンパ力制御装置１６に対して、風上側の車両間ダンパ装置１７の制御力を強くするように指示を出力する。
【００６９】
処理１１２は、逸脱原因が前提とした軌道の状況からの乖離である判断された場合の対策である。該処理１１２では、軌道の状況が現状の制御力に設定した前提軌道条件よりの劣化、例えば線路表面の凹凸や、線路の左右の曲がりが増大したために揺れや振動が増加したとの判定結果であったときには、その凹凸や左右の線路の曲がりの周期や大きさに適合したバネ力になるように、バネ力調整制御装置１４に対して、台車と車両間振動緩衝装置１５の制御力の調整指示を出力する。
【００７０】
アクティブに車体を傾ける制御として列車では、特にカーブ通過時の乗り心地向上対策として、車体の振り子制御が行われる場合があり、既に実現されている。この制御は、一般的にダイヤを参照し現在位置を検出しながら路線データを参照して、カーブを認識すると車体をカーブの内側に傾斜させる制御が行われる。本発明では、該振り子制御を実施するものではないが、振り制御機構が搭載されている車両では、その特性も認識して協調制御することができる。
【００７１】
すなわち本発明において、例えば、設定速度より高速でカーブすれば推定過重が増加するので、バネ力調整制御装置１４に対して、台車と車両間振動緩衝装置１５の制御力を硬くするように指示するし、振り子制御が何らかの原因で計画どおり実施されない場合は、遠心力の大きさをジャイロ５４や加速度センサ５３から検知し、台車と車両間振動緩衝装置１５の制御力を硬くするように制御する。
【００７２】
処理１１３は、逸脱原因が前提とした制御力指示に対して予定した制御力との乖離がある場合の対策である。該処理１１３では、制御力指示に対して予定した制御力より不足したために揺れや振動が増加したとの判定結果であったときには、バネ力調整制御装置１４に対して、台車と車両間振動緩衝装置１５の制御力をさらに硬くするように変更する指示を出力する。また、車両間ダンパの制御力が不足していた場合は、車体間ダンパ力制御装置１６に対して、車両間ダンパ装置１７の制御力をさらに強くするように指示を出力する。
【００７３】
一方、制御力指示に対して予定した制御力より超過したために揺れや振動が増加したとの判定結果であったときには、バネ力調整制御装置１４に対して、台車と車両間振動緩衝装置１５の制御力をさらに柔らかくするように変更する指示を出力する。また、車両間ダンパの制御力が超過していた場合は、車体間ダンパ力制御装置１６に対して、車両間ダンパ装置１７の制御力をさらに柔らかくするように指示を出力する。
【００７４】
処理１１４は、逸脱原因を推定して対策をしたが、処理に作りこんだ全ての対策を行っても結局改善が見られなかった場合の処理である。この場合は図４の処理１５６の結果に相当する場合で、デフォルトの制御力に設定を指示して、未知の原因で揺れや振動があったことを記録し、機器劣化や故障の可能性も有り、その判断履歴や結果を蓄積データ用に加工する。
【００７５】
これら、処理１１０から処理１１４の何れかの処理を実行した後、処理１１５で制御実施履歴と結果を車上ＤＢ１２に格納後、処理１０２に戻り処理を繰り返す。以上の処理について走行中周期的に実行を続けて、機器故障や未知の揺れや振動等の要因が検知されない限り、揺れや振動に対して不快感を大きくしないような乗り心地環境を提供する。
【００７６】
さらに図５の表１には、制御した処理周期ごとに処理１１５でデータを車上ＤＢ１２に蓄積し、履歴を残すためのデータフォーマットの一例を示している。表の縦列方向のひとかたまりが、一回の周期で記録するデータ例である。表の左端に項目を示している。
【００７７】
制御周期として、表の最上段に示すように、仮にｎ番目からの例を示している。次の列がｎ＋１番目、次ぎがｎ＋２番目で、ここでは５秒間隔で記録する場合を示しているが、該記録周期は、制御の実態を考慮し、例えば、定量的な情報がまだ確立されていない場合は、車上ＤＢの容量を大きくし、記録周期を短くして詳細な情報を収集したり、一方、十分に路線情報が集まり変化が少なければ記録周期をのばし、車上ＤＢ容量を節約したりすることもできる。
【００７８】
実情に合わせて、記録周期と車上ＤＢ容量を決定し、制御を続ける間、記録を継続することを右端の列は示している。項目としては、搭載するセンサ情報に関係して、列車番号や編成番号、時刻やそのときの位置に関連付けて、揺れや振動を方向別に、振幅、周波数、加速度、ヨーレート、そのときの制御力の強さ、列車速度、推定重量、気象上のデータを設定している。この項目は、当然搭載するセンサの種類、観測する項目の違いにより変化する。ここでは、図１に例示したシステムを対象に例示している。
【００７９】
図６は、列車の走行環境をイメージして、どのように制御されるか状況を表示したものである。３両編成の列車を、Ａ列車２０１、Ｂ列車２０２、Ｃ列車２０３で示している。線路の配線２００は、各一本の線が各列車の走る線路を示していて、駅中間部分は複線である。各列車の進行方向は列車に付属させた矢印で示している。駅はＡ駅２０５とＢ駅２０６の２駅のみを示し仮想的な路線である。
【００８０】
ここに示すように、ダイヤと車両運用計画が決まれば、これから走行する路線の環境を予め知ることができ対応した最適制御力を走行地点に関連付けて各列車に設定できる。即ち、どこで分岐し、トンネルがどこにあり、どのような軌道環境、例えばカーブや高架橋、スラブ軌道やバラスト軌道などの状況、また、過去の走行データの蓄積からどのように線路環境が変化しているかなどの情報から、走行位置に関連付けて予め走行前に最適な制御力を図３の処理１０５でセットでき、これら条件に対しては予め適切な制御環境を整える。
【００８１】
一方、動的な条件、例えば、Ａ駅、Ｂ駅とも４本の番線があるが、Ａ列車は、Ａ駅に停車中に乗客の乗り込みで、重量が増えたと仮定する。すると、図３の処理１１０が動作し、台車と車両間振動緩衝装置１５の制御力を硬く変更して、走行をすることになる。また、Ｃ列車は、ダイヤからＢ駅で分岐してカーブして行く方の番線に到着することになっている例を示している。
【００８２】
図では分岐線路上に在線している例であるが、前記処理１０５で走行環境に起因して制御力を設定する機能からこのように分岐する部分に入る前に、この先に分岐があり横方向の揺れが大きいことが分かるので、予め、分岐の手前で、台車と車両間振動緩衝装置１５や車体間バンパ装置１７を硬めに設定して揺れを押さえるように制御する。
【００８３】
また、線路部２０４は、過去の走行から線路の歪みが大きいと判断されている部分を示しており、Ａ列車は進行と共に、この線路部２０４に進入する前に、最適な制御力に台車と車両間振動緩衝装置１５を調整する。Ｂ列車２０２は、カーブを走行中の状態を示している。ここで仮にＢ列車に適切な振り子装置が装備されていないとすると、遠心力でカーブの外側に車体が傾斜しようとする。この傾斜を押さえるために、カーブ部分に進入する前に進行方向左側の車両間振動緩衝装置１５の制御力を硬めにしたり、車体間バンパ装置１７も硬めに設定したりする。
【００８４】
一方、Ｂ列車に振り子装置が装備されていた場合は、振り子装置の特性に合わせて揺れや振動が抑制されるように制御するか、通常の直線走行時の制御力のままで走行することになる。このように、過去のデータやセンサ類１３の情報を用いて適応的に台車と車両間振動緩衝装置１５や車両間ダンパ装置１７の制御力を調整して、揺れや振動を抑制して乗り心地を改善する。
【００８５】
車両間振動緩衝装置１５や車両間ダンパ装置１７の制御力の強さは、列車単位で見ると当該列車での平均的な制御となるが、車上ＤＢ１２も車両単位にデータを蓄積しておき、車両単位で図３に示した処理を実行すれば、よりきめ細かな制御ができる。さらに、列車の編成状況をセットすれば、編成の連結状態も考慮して制御もできる。この状況を、図７を用いて説明する。
【００８６】
ここまでは、鉄道車両１の形状や走行時の状態について言及しなかったが、鉄道車両は各車両ごとに若干形状や機能も異なっていることが普通である。図７は４両編成の仮想的な車両編成例で、矢印で進行方向を示す。通常電車などは、ある決まった編成単位で運用されることが普通であり、編成の両端車両２５０と２５４には運転席２５５（枝番ａ，ｂは、同じ機能であるが各々の車両間に分かれて装備されていることを示すために使用）が設備される。
【００８７】
モータ制御装置１９は、全車両に装備されることもあるが、図に示すように編成内のある車両２５１に装備され、その他の車両には取り付けられない場合が多い。また、パンタグラフ２５３も装備車２５２にだけに取り付けられ、その他の車両には無いというように、各車両ごとに形状や重量バランスが若干異なっていることが普通である。また、図では進行方向を矢印で示すように図面左側から右側としているが、車両形状が全く同じでも、先頭車と中間車、後尾車とでは受ける風圧の影響が異なってくる。
【００８８】
このため、車両の形状や機能、進行方向を考慮して、図３に示す処理を個々の車両毎に実施し、よりきめ細かな制御も、図１に示す構成で実現できる。即ち、図示するように各車両ごとに取り付けたセンサ類１３からの情報を車両ごとに、列車走行制御装置１０で演算し、出力を各車両ごとに個別に設定することで実現する。また、軌道の歪みや湾曲等でその位置に到達したときに発生する揺れや振動の対策も、各車両毎に該走行環境が劣化している走行位置に入る前に制御力を調整すれば、よりきめ細かな制御が可能になる。
【００８９】
図８は、列車が仮想の線区を走行するときの運転曲線２６０の一例を示している。縦軸が速度で、横軸は位置を示している。Ａ駅を出発した列車がＣ駅方向に走る場合で、当然駅を出発するときに加速をして、Ｂ駅やＣ駅に止まるときに減速をする。しかし、駅間で図示するように、カーブや工事などで速度制限区間２６５がある場合等は、減速を強いられるし、駅間での最高速度も必ず同じというわけではなく、異なることも多い。
【００９０】
図では、加速区間を２６１、２６３で示し、減速区間を２６２、２６４、２６５で示している。まず、加速区間では力行ノッチ制御が入り、減速区間では減速ノッチ制御が入ることになる。低速走行区間では、惰行などを組合せながら目標速度に追従するように制御され、通常あまりノッチ制御は頻繁ではない。このため、加減速区間では、ノッチ変更や加減速のために、列車の前後の加速度でショックを感じることがある。
【００９１】
このショックを緩和するためには、台車と車両間振動緩衝装置１５や車体間ダンパ装置１７の制御力を硬めに設定して、前後の揺れを押さえた方が良い。駅中間の低速走行では、加減速制御は頻繁ではなく、線路の凹凸などの影響を台車と車両間振動緩衝装置１５や車体間ダンパ装置１７で吸収できるように、制御力を弱めに設定した方が良い。このような制御も、図１に示す構成で、ダイヤ情報と、位置検知情報から予め制御可能であり、図３に示す処理１０５で使用する情報として、車上ＤＢ１２に蓄積することで実現する。
【００９２】
図９は、列車走行制御装置１０で実行する車上ＤＢの更新処理の一例を示している。車上ＤＢには走行するごとに、走行中の制御状況とセンサでのセンシング結果が、図５の表１に示す形で車上ＤＢ１２に蓄積されて行く。走行環境は恒常的に一定と言うわけではなく、線路の状況や路盤の状況等は、時間と共に変化する。このため、当該路線に対して最適な台車と車両間振動緩衝装置１５や車両間ダンパ装置１７の制御力も変化してゆく。
【００９３】
ところで、通常この変化は、気象の変化や車両重量の変化と異なり、ある位置が特定され、また時間的に経年変化というオーダーでゆっくりと変化して行く。一方、メンテナンス工事も行われるので、この場合には路盤や線路の特性がステップ的に変化することが考えられるが、この場合でも走行位置に関連付けてデータを解析することにより、どのように状況が変わったか推測できる。このようなことから、図９に示すように同じ線区を走行したときのデータを何回分か纏めて解析すればその特徴が判断できる。
【００９４】
図では、仮に第ｍ回目の走行データ２７０から、ｍ＋１回目の走行データ２７１、ｍ＋２回目の走行データ２７２、ｍ＋ｋ回目の走行データ２７３を統計処理２７４で処理する例を示している。例えば、ある特定位置の線路が波打ったように表面が劣化したとすると、その位置で特に揺れや振動が大きくなるという走行データが優位的に見られることになるので、その位置を走行する場合は、台車と車両間振動緩衝装置１５や車両間ダンパ装置１７に対して、最適となるように予め当該線区を走行する場合の制御力設定情報２７５を更新する。
【００９５】
このようにして、当該車両が走行した線区に対して、予見できる地点での台車と車両間振動緩衝装置１５や車両間ダンパ装置１７の最適制御を予め随時更新して、適応的に揺れや振動を最適に抑制する。もし当該車両が、初めてその線区を走行する場合は、運行管理システム３１から制御力設定情報２７５を受信するか、入出力装置２０を通して情報をセットしてもらい、その情報を読み込んで、制御力を設定する。
【００９６】
図１０は、地上ＤＢに制御力設定情報２７５を集中して蓄積管理する場合のシステム構成例を示している。即ち、機能的には図１に示したシステムで実現する適応的な揺れや振動の最適低減と同じであるが、予め既知の走行状況に対して走行前に読み込む制御設定情報２７５を地上側ＤＢ３０１に集中管理するシステム構成である。
【００９７】
この場合、車上ＤＢ１２は、地図情報や該地上データベースが受け取った情報を蓄積したり、一連の走行で取得した図５の表１に示した走行データを一時保管したりすることに使用し、該一連の運用で走行した後、或いは走行中に随時運行管理システムに送信し地上側列車走行制御ＤＢ管理装置３０２に伝達する。伝達の手法としては、無線通信を使用することもできるし、ディスクメモリ装置や固体メモリ装置等様々なメディアから、適切な手法から選択して用いればよい。
【００９８】
地上側列車走行制御ＤＢ管理装置３０２は、各走行毎の図５の表１に示す走行データを受け取り、地上側ＤＢ３０１に蓄積し、列車走行制御装置１０で実行する処理と同じように、集中管理している各編成車両単位に地上側ＤＢ３０１の変更処理を実施する。そして、各編成車両単位に変更処理した情報は制御力設定情報２７５と同じ形式で蓄積する。
【００９９】
各情報は、前記同様無線通信や、固体蓄積媒体を通して走行前に車上ＤＢ１２に送られ、列車走行制御装置１０が随時参照し、適切に台車と車両間振動緩衝装置１５や車両間ダンパ装置１７の制御力を、過去のデータから参照される範囲では予め調整しておき、稼動中は図３に示した処理と同じ処理を車上の列車走行制御装置１０で実行し、車両重量や気象条件、或いは軌道の状況の変化で揺れや振動の抑制が十分でないと判断した場合は、適応的に台車と車両間振動緩衝装置１５や車両間ダンパ装置１７の制御力を調整して、揺れや振動の抑制を最適化する。
【０１００】
図１のシステム構成でも図１０に示したシステム構成でも、バネ力調整制御装置１４や車両間ダンパ力制御装置１６は、台車と車両間振動緩衝装置１５と車両間ダンパ装置１７に付随して分散配置する構成を示しているが、これらの装置機能を列車走行制御装置１０に集中し、制御出力結果を台車と車両間振動緩衝装置１５と車両間ダンパ装置１７に対して制御線で伝達する構成も実現可能であるし、論理を大規模集積回路化し、台車と車両間振動緩衝装置１５と車両間ダンパ装置１７に組み込んで実現することも可能である。
【０１０１】
すなわち、システム構成として、ブロック構造化を基本にフレキシビリティを優先させるか、システム構成の簡素さを優先させるか、運用を考え適宜最適なシステム構成形態を選択すればよい。
【０１０２】
図１１は、これまで鉄道車両を対象に説明してきたが、それ以外の交通システムへ適用した場合の一例を示したものである。自動車用ナビゲーション装置が広く普及してきて、目的地を設定すると、経路案内をしてくれる機能も実現されてきている。また、自動車ナビゲーション装置は、機能の基本として位置検知機能があり、好みの機能を選択するための入出力装置も備えている。
【０１０３】
この機能を利用すると、これまで説明してきた制御力の最適化機能の実現が自動車でも可能になる。図に示すように、自動車３５０に搭載されたナビゲーション装置３５１があり、その表示部分の拡大図を３５４とする。現在位置３５７と目的地３５８を入力し、経路誘導された結果が、実線で示す３５５であったとする。
【０１０４】
この経路誘導結果と、ナビゲーション装置３５１に接続されたセンサ類１３によって計測された過去の走行結果の揺れや振動の計測結果を保持している車上ＤＢ３６０の情報、或いは、ナビゲーションサービスセンタ等から入手した情報から、路面がいたみ振動が大きくなる道路区間３５６が見つかったとすると、該道路区間３５６に進入する前に、予めショックアブソーバ３５２や３５３の制御力を適切に調整し、揺れや振動を押さえるように制御する。
【０１０５】
車上ＤＢ管理装置３５９は、車上ＤＢ３６０の記録データの更新、例えば、図９に準じて、同じ道路通った時のデータを幾つか集め統計処理して、車上ＤＢ３６０の情報の更新を行う。これらの制御は、ナビゲーション装置３５１の持つ入出力インタ−フェイスを通して、自動で実施するのか、或いはしないのかなどは、運転者の好みで随時設定できるようにしておくことで、運転者の思考に合わせることもできる。
【０１０６】
さらに、本発明を自動車に応用する場合には、例えば乗り合いの路線バスに適用することにより、鉄道車両の場合とほぼ同等の機能を発揮させることができる。すなわち、このような乗り合い路線バスにおいては、走行する路線が予め設定され、常にその路線に沿って運行されるので、鉄道車両における線路に類似した管理や処理、制御が可能となるものである。
【０１０７】
また乗用車においても、図１０に示すように地上ＤＢを設置して、複数の自動車からの情報を集約することによって、より広範な機能を実現することが可能になる。すなわち、この地上ＤＢには、多数の自動車からの情報を集約することにより、自動車が走行する道路の情報を網羅的に収集することができ、これによって鉄道車両における線路に類似した管理や処理、制御が可能となる。なお、このような地上ＤＢは、タクシー会社等に設けて運用することや、ユーザーが組織を結成して運用することができるものである。
【０１０８】
以上説明したように、本発明により列車走行等の際に、過去のデータを参照するとともに今後の計画走行路線を見て、予め制御力特性を最適化できる場合は、揺れや振動を抑制するように走行位置に合わせて前もって制御力を最適化し、動的に変動する要因に対しては各種センサ情報から情報を入手し、動的に最適化できるようになる。そして、装置の故障かもしれないなどの警報情報も出力でき、乗り心地を常に最適に保つように制御できると共に、メンテナンス作業の効率化もできるようになる。
【０１０９】
なお本発明は、上述の説明した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない限りにおいて、種々の変形が可能とされるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の基本構成を示す構成図である。
【図２】車両に搭載するセンサ類の構成を示す構成図である。
【図３】適応車両走行制御システムのメイン制御フローチャート図である。
【図４】走行車両の揺れや振動の要因分析処理フローチャート図である。
【図５】走行車両の揺れや振動の要因分析処理の説明に用いる表１図である。
【図６】路線をイメージしての揺れや振動の抑制制御の実施例を示す構成図である。
【図７】車両編成の構成例を示す構成図である。
【図８】加減速制御時のショックを低減する制御例を示す構成図である。
【図９】ＤＢの更新制御の模式図である。
【図１０】地上ＤＢ主体の車両制御システムの構成例を示す構成図である。
【図１１】自動車を対象にしたシステム構成例を示す構成図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１…鉄道車両、２…車上ＬＡＮ、３…車輪、４…台車、１０…列車走行制御装置、１１…位置検知装置、１２…車上ＤＢ、１３…センサ類、１４…バネ力調整制御装置、１５…台車と車両間振動緩衝装置、１６…車両間ダンパ力制御装置、１７…車両間ダンパ装置、１８…ブレーキ制御装置、１９…モータ制御装置、２０…入出力装置、２１…地上車上間通信装置、５１…重量センサ、５２…振動センサ、５３…加速度センサ、５４…ジャイロ、５５…ヨーレイトセンサ、２７０〜２７３…走行データ、２７４…統計処理、２７５…制御力設定情報２７５，３０１…地上側ＤＢ、３０２…地上側列車走行制御ＤＢ管理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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